DE6925092U - Zellulosefaserbahn. - Google Patents
Zellulosefaserbahn.Info
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Description
Erfindungsgemäß kann eine Zellstoff- oder Pappebahn, die mit einer üblichen Papiermaschine vom Zylinder- bzw.
"Fourdrinier"-Typ hergestellt wurde, und die normalerweise schwer zu zerfasern ist, auf mechanischem Wege außerordentlich
leicht zerfasert werden, wenn die Pappe bzw. der Ansatz oder Eintrag zur Herstellung derselben mit bestimmten
Mengen bestimmter Typen bzw. Gruppen chemischer Verbindungen imprägniert wird. Es wurde festgestellt, daß diese Typen
bzw. Gruppen von chemischen Verbindungen in geeigneten Mengen angewandt die Kohäsion bzw. das Haftvermögen der damit
behandelten Pulpe bzw. Pulpeschichten in ungewöhnlicher Weise wirksam herabsetzen, so daß, wenn die Pulpeschicht
getrocknet und einem mechanischen Abrieb- bzw. Zerkleinerungsvorgang
unterworfen wird, die schichtbildenden Pasern im wesentlichen vollständig voneinander getrennt werden
und eine sehr lockere Pasermaterialbahn bilden. Die Höhe bzw. Bauschigkeit dieser Pasermaterialbahn ist um 33 1/3
oder mehr Prozent höher als diejenige derselben Pasermaterialbahn,. die vor dem ZerfaserungsVorgang nicht chemisch
behandelt wurde.
Offenbar wird durch die ausgewählten hochwirksamen Chemikalien die übliche zwischen den Pasern bestehende
Bindung aufgehoben bzw. herabgesetzt, so daß diese Chemikalien als ein das Haftvermögen zwischen den Pasern herabsetzendes
Mittel wirken. Diese das Haftvermögen herabsetzende Wirkung offenbart sich auch darin, daß die Zugfebtigkeit
der behandelten Pulpeschicht bzw. Pappe nur ungefähr 1/3 bis IM derjenigen einer gleich unbehandelten
Schicht ist. Typisch ist z.B. für eine behandelte Schicht eine Zugfestigkeit von etwa 0,l4l kg/cm bei einer Schicht
bzw. Pappe, die ein Gewicht von 0,130 kg/m besitzt, im Gegensatz zu einer unbehandelten Schicht bzw. Pappe, die
üblichen
besitzt.
besitzt.
2 üblicherweise eine Zugfestigkeit von 0,421 bis 0,562 Kg/cm
Die Chemikalien, welche diese bemerkenswerte Verminderung der Zugfestigkeit der Pulpeschicht bzw. Pappe
sowie die vergleichsweise leichte mechanische Zerfaserbarkeit des Materials und das Anwachsen der Höhe bzw. BauschigT
keit des zerfaserten Materials bewirken, können allgemein als kationische langkettige Pettalkylverbindung bezeichnet
werden, die vorzugsweise mindestens 12 Kohlenstoffatome in mindestens einer Alkylkette aufweisen. Eines der wichtigen
Merkmale dieser Verbindungen ist ihre kationische Natur, durch
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die sie chemisch von den anionischen Pasern angezogen werden.
Es scheint auch, daß die hochwirksame Herabsetzung des Haftvermögens dieser Chemikalien langkettigen chemischen
Verbindungen vom Fett-Typ eigen ist. Auch ist es vom Standpunkt wirksamer Herabsetzung des Haftvermögens wichtig,
daß diese chemischen Verbindungen mindestens 12 Kohlen stoffatome in der Alkylkette oder - falls eine Verbindung
vom Dialkyltyp verwendet wird - in mindestens einer der Alkylketten aufweisen.
Die wirksamen Chemikalien können auch subgenerisch in die folgenden Gruppen unterteilt werden: quaternäre
Ammonium-Verbindungen, tertiäre, sekundäre und primäre
Aminsalze. Einige der quaternären Ammonium-Verbindungen erwiesen sich als vorteilhafter als einige der Amine zur
Verminderung der Zugfestigkeit der Schicht bzw. Pappe von üblicherweise 0,421, 0,492 bzw. 0,562 kg/cm2 auf 0,l4l
bzw. 0,211 kg/cm . Jedoch hat sich eine Anzahl der primären Amine des Langkettentyps mit etwa 16, 18 oder mehr
Kohlenstoffatomen als sehr wirksam in bezug auf die Verminderung des Haftvermögens erwiesen.
Im folgenden werden einige erläuternde, jedoch nicht einschränkende Beispiele der Chemikalien der oben erwähnten
vier Gruppen angegeben:
Mono-Baumwollsamenfettalkyl-triiHethyl-ammoniumchlorid,
Mono-kokosfettalkyl-trimethyl-Lmmoniumchlorid,
Monosteary1-trimethy1-ammoniur-v Ί orid,
Monooleyl-trimethyl-ammoniumchj-orid,
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Mono-Sojafettalkyl-trimethyl-ammoniumchlorid,
Dilauryl-dimethyl-ammoniumchlorid, Difettalkyl-dimethyl-ammoniumchlorid, mit hydrierten TaIgfettalkylresten,
Disojafettalkyl-dimethyl-ammoniumchlorid, N-Alkyl (C10 ,,, , A -dimethyl-benzyl-ammoniumchlorid,
Kokosfettalkyl-dimethyl-benzyl-ammoniumchlorid;
Monostearyl-dimethyl-amin-hydrochlorid;
Dikokosfettalkyl-amin-hydrochlorid, Ditalgfettalkyl-amin-hydrochlorid mit hydrierten Pettalkylresten,
Dioleyl-amin-hydrochlorid;
Dodecyl-amin-hydrochiorid,
Palmityl-amin-hydrochlorid, Kokosfettalkyl-aminchlorid,
Kokosfettalkyl-amin-acetat,
Stearyl-amin-hydrochlorid,
Stearyl-amin-ac etat, Oley]-amin-hydrochlorid,
Oleyl-amin-acetat, Sojafettalkyl-aminchlorid,
Talgfettalkyl-aminchlorid.
Jede oder mehrere der ausgewählten oben angeführten Verbindungen können der Pulpe oder der Pulpeschicht an
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einer Anzahl verschiedener Stellen bzw. bei verschiedenen Verfahrensschritten.im Üblichen Pappeherstellungsverfahren
zugesetzt werden. Z.B. können die Chemikalien dem sich in einem Materialbehälter befindenden Pulpbrei vor dessen Zuführung
zur Papier- oder Pappemaschine zugegeben werden, was von Vorteil ist, wenn es erwünscht ist, daß die Chemikalien
eine gewisse Zeit lang, z.B. 5 bis 10 Minuten, in Kontakt mit den Zellulosefasern sind, bevor der Brei der
Papiermaschine zugeführt wird. Wenn ein längerer Kontakt der Chemikalien mit dem Brei vor Bildung der Schicht nicht
notwendig oder erwünscht ist, können die Chemikalien an
der ersten Kammer der Papiermaschine zugegeben werden.
In Abhängigkeit vom Typ der verwendeten Papier- oder Pappeherstellungsmaschine, der angestrebten Geschwindigkeit
des Arbeitsvorgangs und vom angestrebten Grad der Imprägnierung der Fasern mit den Chemikalien können die Chemikalien
in die Schicht im Feuchtpreßabschnitt der Papiermaschine mittels einer bekannten Vorrichtung eingebracht
werden, wie z.B. mittels einer die Größe dimensionierenden Presse (size press) od. dgl. Hierbei werden die Chemikalien
in die zuvor gebildete Pulpeschicht bzw. Pappe eingebracht, während diese noch relativ frucht ist und bevor die Schicht
bzw. Pappe endgültig auf der Maschine getrocknet wird.
Ein geeigneter Typ einer· "Fourdrinier"-Papiermaschine
und das Verfahren zur Papierherstellung auf dieser Maschine ist im US-Patent Nr. 2 488 700 von G.L. Bedwell, erteilt
am 22. November 1949, c^fenbartj und ein geeigneter Typ
einer Zylindermaschine ist im US-Patent Nr. 2 005 839 von
Jacob Edge, erteilt am 25. Juni 1955* offenbart. Hinsichtlich
der Papiermaschinen und deren Verwendung bei der vorliegenden Erfindung wird auf diese Patente verwiesen.
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Die Menge der Chemikalie oder Chemikalien, die zu dem Pulpeeintrag, dem Brei oder zu der Pulpeschicht zugegeben
wird, ist wesentlich und kann mit dem Typ der verwendeten Pulpe und dem angestrebten Ausmaß der Verminderung des
Haftvermögens in den unten angegebenen Grenzen variieren. Üblicherweise liegt diese Menge zwischen o,1 und 5 Gewichtsprozent,
bezogen auf das Trockengewicht der Pulpe, und in den meisten Fällen sind die Chemikalien bereits hochwirksam
am unteren Ende dieses Bereichs mit Mengen unter l,0#.
Ein Bereich von 0,25 % bis 0,5$ ist bevorzugt. In den
meisten Fällen sollte die Menge über 0,1$ liegen. Die geringe
Menge von 0,\% ergibt bereits eine gewisse Weichheit der
Pulpe. Um die Zerfaserbarkeit der Pulpe wesentlich zu verbessern sollte der Chemikalienzusatz nicht weniger als 0,25$
betragen. Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens in technischem Maßstab unter Verwendung von Sulfitzellstoff
werden die besten Resultate mit einer Menge von 0,3$ bis
0,5$ erzielt. Bei Verwendung von Zellstoff, der durch das
SuIfatverfahren gewonnen wurde, ist die Pulpe etwas härter
und läßt sich weniger gut zerfasern. In diesem Fall sollten Mengen von 0,5$ oder etwas höher angewendet werden. Mengen
von 1% oder darüber sind normalerweise nicht erforderlich. Solche erhöhte Mengen können noch zu einer weiteren Verbesserung
der Zerfaserbarkeit der Pulpe führen. Dieser Effekt rechtfertigt aber im allgemeinen die erhöhten Chemikalienkosten
nicht.
Innerhalb des oben angegebenen Bereichs von 0,25$ bis
0,5$ ist die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen chemischen
Behandlung der Pulpe zur Erhöhung der Zerfaserbarkeit der Pulpenläge im wesentlichen proportional der angewandten
Chemikalienmenge. Es wurde z.B. gefunden, daß bei einer Sulfitzellstoffpulpe eine Menge von 0,3$,bezogen auf das Pulpentrockengewicht,
die Zugfestigkeit der Pulpenlage auf 1/3 der Zugfestigkeit der unbehandelten Pulpenlage verringert.
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Eine Verwendung von 0,5 % der Chemikalie bei derselben Sulfitzellstoffpulpe
führt zu einer Verringerung der Zugfestigkeit der Pulpenlage auf etwa IM der Zugfestigkeit der unbehandelten
Pulpenlage. Diese außerordentliche Verringerung der Zugfestigkeit der Pulpenlage wird von einer entsprechenden Verbesserung
der Zerfaserbarkeitseigenschaften der Pulpenlage begleitet, so daß die Lage sehr leicht zerfasert und ein bauschiges,
sauberes und gleichförmig langfaseriges Material liefert.
'Die vorliegende Erfindung ist praktisch auf alle üblichen
Pulpetypen anzuwenden, die in üblicher Weise durch die wohl- '·
bekannten "Karft"-, Soda, Sulfit- bzw. neutralen Sulfit-Verfahren
hergestellt werden.
Als Rohmaterial, d.h. als Pasern, die erfindungsgemäß
zu pulpen, zu imprägnieren und zu Schichten zu verarbeiten sind, kann irgendein oder eine Kombination von mehreren der
"erschiedenen Typen von Pulpematerialien dienen, die üblicherweise
bei der Papier- und Pappeherstellung verwendet werden, beispielsweise Holz-, Baumwo11inters-, Flachs-, Hanf-, Ramie-,
Bagasse- und Espartofaserpulpen. Allgemein gesprochen ist es
erwünscht j relativ langes Fasermaterial zu verwenden zur Erzielung
einer maximalen Widerstandsfähigkeit der Einzelfasern und 3iner hohen Widerstandsfähigkeit gegen Brechen, Z^rpulvern
und Zerstäuben beim Zerfasern der Schicht.
Nach dem Einführen der Chemikalien in die Pulpeschicht bzw. Pappe an irgendeiner gewünschten oben erwähnten Stelle
wird die geformte und imprägnierte feuchte Schicht dann über übliche Trocknungszylinder geführt, wie sie in einer Papiermaschine
verwendet werden, um eine, im wesentlichen getrocknete Pappe herzustellen mit einer Feuchtigkeit
von etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent, die üblicherweise
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' Ine Stärke von etwa 1,6 bis 3,2 mm aufweist, wobei die
_ trocknete Pappe normalerweise zu Rollen aufgewickelt zur Lagerung bzw. zum Versand kommt und schließlich zur
mechanischen Zerfaserung gelangt, um das oben beschriebene hochlockere und bauschige zerfaserte Material bzw. Faservlies
herzustellen. Das fertige lockere Material kann für beliebige Zwecke verwendet werden, wie z.B. für Diaper,
Monatsbinden oder andere sanitäre Produkte bzw. zum Ausstopfen bzw. Polstern, insbesondere wo ein bauschiges
bzw. aufbauschendes Material benötigt wird. Die bauschigen und voluminösen Eigenschaften dieses Materials sind auch
bei der Absorption von Körperflüssigkeiten von Vorteil. Überraschenderweise hat sich gezeigt,daß das erfindungsgemäß
hergestellte Material eine besonders hohe Feuchtigkeitsaufnahmekapazität aufweist. Diese ist wesentlich
höher, als bei üblichen zerfaserten Zellulosefasern. Dies ist umsomehr überraschend, als die verwendeten Chemikalien
üblicherweise dazu dienen ein derartiges Fasermaterial hydrophob, d.h. wasserabstoßend zu machen, sodaß zu erwarten
wäre, daß die Saugfähigkeit des Materials geringer würde. Der überraschende Effekt ist offenbar darauf zurückzuführen,
daß die Bauschigkeit und Voluminösität des erfindungsgemäßen Materials so groß ist, daß eine außergewöhnlich hohe Feuchtigkeitsaufnahmekapazität
entsteht.
In Fig. 1 ist ein Bogen der erfindungsgemäßen Zellulose faserbahn bzw. Pappe perspektivisch dargestellt. Diese
Pappe ist besonders voluminös und leicht und eignet sich insbesondere zur Verwendung als Filter bzw. Filterpapier
und zu Verpackungszwecken.
1. Ansprüche
Claims (8)
1. Zellulosefaserbahn, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fasern durch ein grenzflächenaktives Mittel in Form einer kationischen langket-
tigen Fettalkylverbindung mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen
in mindestens einer Alkylkette und in einer Menge von OyI bis 5,0 # i» imprägniert sind.
2. Zellulosefaserbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des grenzflächen
aktiven Mittels unter 1,0 i» liegt.
3. Zellulosefaserbahn nach Anspruch 1, dadurch g ekennzeichnet,
daß die Menge des grenzflächen aktiven Mittels 0,25 & bis l,0# beträgt.
4. Zellulosefaserbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugfestigkeit
der .Bahn auf etwa 1/3 bis 1/4 der normalen Zugfestigkeit ohne oberflächenaktives Mittel herabgesetzt
ist.
lAVIKOITIVl rOBTSCHKCZKONTO Mt)KCH
SXVXSOHB UVE MÜMOBKJf
-2-
XK- V. WBCBiEI-BAHK Mt)BOBBW 4/8«*00
BBAKK Mt)WCBBK (.((OO
5. Zellulosefaserbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 41 dadurch gekennzeichnet, daß sie «u»
zerfasertii. und gelockert' ist.
6. Zellulosefaserbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennz eichnett daß das grenzflächenaktive
Mittel ein quaternäres Aiumoniumsalz oder
ein Salz eines primären, sekundären oder tertiären Amins ist.
7. Zellulosefaserbahn nach einem del? Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Holzzellstoff fasern besteht.
8. Zellulosefaserbahn nach Anspruch 7, dadurch g e kennzeichne
t, daß das grenzflächenaktive Mittel ein quaternäres Dialkyldifettalkyl-ammoniumsalz
ist.
\
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